湿地土壤全氮和全磷含量高光谱模型研究

氮磷是湿地生态系统土壤中的重要营养元素,其对湿地植被生长、湿地生态系统生产力、区域富营养化变化、湿地环境生态净化功能等具有重要的影响作用。研究氮磷营养物质在湿地土壤中的分布变化特征,对湿地生态系统评估、恢复和管理具有重要的意义。以中国高纬度地区面积最大的滨海芦苇湿地——盘锦湿地为研究区,采用不同建模方法(再抽样多元逐步回归模型bootstrap SMLR和再抽样偏最小二乘回归模型bootstrap PLSR)和光谱变换技术(包络线去除CR、光谱一阶微分FD和光谱倒数的对数LR),分别建立了湿地土壤全氮和全磷含量的估算模型。基于湿地土壤实测光谱,模拟高光谱Hyperion数据和多光谱TM数据,在此基础上进行湿地土壤营养元素含量估算。对比所建反演模型的估算精度,探讨高光谱遥感技术对湿地土壤营养元素组分的估算能力和适用性。研究结果表明:bootstrap PLSR相比于bootstrap SMLR建模方法,其对研究区湿地土壤全氮和全磷含量的估算获得了较高精度;对盘锦湿地土壤全氮含量的估算,最高估算精度产生于CR光谱变换技术结合bootstrap PLSR建模;对湿地土壤全磷含量的估算,最高估算精度产生于原光谱数据结合bootstrap PLSR建模;模拟高光谱数据Hyperion对湿地土壤全氮和全磷含量的估算精度均高于模拟多光谱数据TM,模拟Hyperion的估算精度更接近于实测光谱的估算精度。     

盘锦湿地净初级生产力时空分布特征

主要采用中巴地球资源卫星(CBERS)、合成孔径雷达(SAR)和数字高程模型(DEM)数据,通过主成分变换融合算法、分类回归树CART算法和混合像元分解模型结合神经网络算法,进行了盘锦湿地土地覆盖类型分类。充分考虑湿地生态系统的典型特征,将盐分胁迫因子作为估算湿地耐盐植被净初级生产力(NPP)的环境影响因子之一,构建了基于光能利用率和遥感数据的湿地植被净初级生产力模型。分析了盘锦湿地植被NPP的时空分布特征,并研究了盘锦湿地植被NPP对气温和降水的响应特征。结果表明:2009年盘锦市植被净初级生产力介于0—1175 gC·m-·2a-1之间,平均值为553 gC·m-·2a-1。盘锦市植被NPP空间分布规律呈东北向西南逐渐递增的趋势。在湿地植被分类类型中,芦苇的单位面积平均NPP最高,达到1016 gC·m-·2a-1。2004—2009年盘锦植被单位面积平均NPP值在缓慢上升,湿地已呈现缓慢恢复的趋势。总体上气温对盘锦湿地主要植被类型芦苇月平均NPP的影响要强于降水。2004—2009年降水对盘锦地区植被年平均NPP的影响强于气温。     

遥感与GIS支持下的盘锦湿地水禽栖息地适宜性评价

盘锦湿地位于辽河三角洲的核心地带,是重要的水禽栖息地。受自然和人类活动的影响,该地区水禽栖息的生境面积不断缩小,致使湿地生态系统受到严重破坏,生物种群数量急剧下降。在此背景下,以GIS/RS为技术手段,根据盘锦湿地环境特点,采用层次分析法,从干扰条件、水源状况、遮蔽物以及食物丰富度4个方面对盘锦湿地水禽栖息地适宜性进行空间分析,再按照不同指标因子的等级划分,得到适宜性最好、适宜性良好、适宜性一般以及适宜性最差4个等级的盘锦湿地水禽栖息地适宜性评价图。结果表明:(1)盘锦湿地水禽栖息地适宜性最好、适宜性良好、适宜性一般、适宜性差的面积分别为803.79,913.47,905.29,1023.65hm2,分别占总面积的22.04%,25.05%,24.83%,28.07%;(2)前三类总面积为2622.55 hm2,占71.93%,说明盘锦地区水禽栖息的适宜地区较多,主要分布于流域、河漫滩等人为干扰较少的芦苇湿地以及食物和水源比较充足的大面积耕地中;(3)基于遥感分析和GIS空间分析技术,能有效、简便地对湿地生态环境处于快速动态变化中的水禽栖息地适宜性进行快速、客观准确的评价分析,其结果能为盘锦湿地水禽种群及其生存环境的规划、保护、管理和决策提供数据支持和科学依据。     

盘锦地区湿地生态系统服务功能价值估算

随着湿地研究的展开和深入,湿地生态系统的服务功能价值越来越受到人们的重视,以辽河三角洲盘锦地区湿地为例,结合地理信息系统和野外调查及实验,综合运用环境经济学,资源经济学,模糊数学等研究方法,对该地区的湿地生态系统的服务功能进行了价值评估,得到该地区湿地生态系统的服务功能价值为62.13亿元,是该地区国民生产总值的1.2倍,并根据估算结果,讨论了不同方法在估算过程中存在的优缺点。     

张掖黑河湿地自然保护区生态服务功能价值评估

张掖黑河湿地国家级自然保护区地处内陆干旱区,是西北典型的内陆河流湿地生态系统,具有多种重要的生态服务功能。通过野外调查和实验室分析,借助市场价值法、碳税法、影子工程法、生态价值法、旅行费用法等生态服务功能评估方法,对研究区湿地的各项生态功能进行了价值估算。结果表明,黑河湿地自然保护区生态服务功能总价值约为32.89×108元,其中各生态服务功能的价值量依次为:调蓄洪水功能湿地固碳释氧功能旅游休闲功能提供水源功能气候调节功能物质生产功能生物栖息地功能科研教育价值功能降解污染物功能。直观的货币价值突显了保护区湿地对区域经济发展的重要性,同时也为我国湿地生态系统的保护和管理提供科学的理论依据。     

温度和水分对辽河保护区典型湿地土壤氮矿化的影响

为研究辽河保护区湿地土壤的氮矿化特征, 以采自辽河保护区盘锦辽河口国家级自然保护区(滨海湿地)、石佛寺七星湿地公园(库塘湿地)、福德店东西辽河交汇口(河口湿地)的湿地土壤为研究对象, 采用室内模拟试验研究了温度和水分因子对不同类型湿地土壤氮矿化的影响。结果表明: 温度和湿地类型对土壤氨化速率和硝化速率影响极显著(P<0.01), 三种类型湿地土壤的氨化速率均随温度的升高先上升后下降, 而水分、温度和水分的交互作用影响不显著(P>0.05)。温度对土壤氮矿化量和净氮矿化速率的影响均极显著相关(P<0.01), 温度影响表现为: 10℃<20℃<30℃。土壤含水率为60%—90%时, 水分对辽河保护区湿地土壤氨化、硝化和氮矿化的影响并不显著(P>0.05)。30℃时, 土壤硝化速率随水分的增加而呈减少的趋势。湿地类型对土壤硝化速率、氮矿化量和净氮矿化速率的影响为: 盘锦滨海湿地>福德店河口湿地>七星库塘湿地。试验表明在60%—90%水分范围内, 温度升高将明显促进辽河保护区不同类型湿地土壤中氮的矿化过程。     

湿地植物功能性状对水文过程的响应研究进展

水文过程是湿地生态系统的关键过程,直接影响湿地植物的生长、发育、繁殖和分布,调控着湿地生态系统的功能。本文回顾了湿地植物功能性状研究历程,阐述研究湿地植物功能性状有助于理解湿地植物在不同环境下的分布特征,并可以根据植物性状和环境属性之间的联系来预测植物对环境条件变化的响应。地下水位、土壤干湿交替状况和水深等水文要素,以及水文变化过程中的水位波动和洪水对湿地植物功能性状均会产生影响,不同水文过程对湿地植物产生影响的主导因素不同,湿地植物会改变不同的性状如株高、叶性状及生物量分配等以适应环境变化,其中植物表型可塑性是决定植物在环境变化条件下生存能力的重要性状。但是对于湿地植物地下性状响应特点的研究较少。最后提出未来应该加强对湿地植物地下根部性状的研究,重点关注湿地水位控制湿地植物生长和分布的应用性研究。     

中国内陆湿地生态系统服务价值评估——以71个湿地案例点为数据源

湿地生态系统为人类生存和发展提供了多种服务功能,不仅包括水资源、水产品等直接输出功能,还包括调蓄洪水、净化水质、调节大气成分等调节服务功能和文化服务功能。通过对已经发表湿地生态系统服务功能价值评价相关的文献进行搜集和整理,得到全国71个湿地案例点的价值评价数据,在此基础上对湿地生态系统各项服务功能在全国各区域的生态系统价值量进行对比分析。全国湿地价值评价结果显示,按照各项服务功能按照价值量高低排序依次为调节气候调蓄洪水涵养水源净化水质保持土壤产品输出固碳释氧生物栖息地旅游休闲科研教育。在对全国湿地进行分区分析得知,东北平原及山区、东部地区和青藏高原地区在各项调节、供给服务功能方面发挥着显著的积极作用,这3个区域同时也是我国湿地的密集分布区。结合不同地理分区下的湿地生态系统服务功能价值量特点,可以实现区域发展与湿地生态环境研究的协同发展,并能够为湿地的保护和建设起到科学、合理的参考方案。     

鄱阳湖湿地生态系统服务功能价值评估研究

鄱阳湖湿地是永久性淡水湖泊 ,湿地水位随季节性洪枯水位而变化 ,而周期性地显露或淹没 ,这种变化直接影响鄱阳湖湿地的效益 ,包括湿地用途、湿地生态功能、湿地属性。评估这些效益的方法有直接市场评价法 ,揭示偏好与替代品市场法 ,陈述偏好法。本文着重分析鄱阳湖湿地的主导服务功能 ,并对涵养水源功能、洪水调蓄功能、保护土壤功能、固定CO2 功能、释放O2 功能、污染物降解功能、生物栖息地功能进行了价值的货币化评价研究 ,得到鄱阳湖湿地主导服务功能的总价值为 3 6 2 7× 1 0 1 0 元。其中调蓄洪水功能最大 ,占总服务功能价值的4 3 98% ;其次是降解污染功能 ,占总服务功能价值的 38 4 9%。     

1971—2020年盘锦芦苇湿地净生态系统生产力及其影响因子

滨海河口湿地生态系统具有很强的储碳和固碳能力，正确评估其固碳变化及其环境影响因子是滨海河口湿地科学保护与管理的基础。本研究以盘锦芦苇湿地为对象，采用陆地生态系统模型，结合Mann-Kendall突变检验法、统计分析方法和情景模拟试验，分析了1971—2020年芦苇湿地净生态系统生产力(NEP)的变化特征、稳定性、未来趋势以及环境影响因子对NEP的贡献率。结果表明：1971—2020年盘锦芦苇湿地的年均NEP为415.51 g C·m^-2·a^-1,以1.7 g C·m^-2·a^-1的速率稳定增长，且未来仍呈持续增加趋势。NEP在春、夏、秋和冬季的多年均值分别为33.95、418.05、-18.71和-17.78 g C·m^-2·a^-1,增长速率分别为0.35、1.26、0.14和-0.06 g C·m^-2·a^-1。未来春季和夏季的NEP呈增加趋势，而秋季和冬季的NEP呈减少趋势。不同尺度下环境因子对盘锦芦苇湿地NEP...     

Flood history and river flow variability recorded in tree rings on the Dhur River,Bhutan

During the 2018 WorldDendro fieldweek in Bhutan, we examined the flood history of the Dhur River. Most villages are located along streams, so knowing the flood history of the area will enable managers to prepare for future events. We collected scarred partial cross sections from 29 trees along a two km stretch of the Dhur River, and two cores per tree from 29 other trees from six species (Populus ciliata, Picea spinulosa, Tsuga dumosa, Quercus semecarpifolia, Pinus wallichiana, and Rhododendron arboreum). We identified large flood events in 2009, 1989, and 1967 from at least two trees with flood scars or traumatic rings. Our flood-scar chronology extends to 1940 with five cross-sectioned trees, and back to 1904 with core evidence from two trees. The oldest flood scar occurred in 1967. The 2009 flood scar was recorded in most of our streamside samples and is the result of heavy precipitation from Cyclone Aila at the end of May 2009. Two other storms and proceeding flood events occurred in 1989 and 1967 according to additional scars detected in several samples. This work demonstrates the successful use of density fluctuations in Pinus along with scarring in multiple species to reconstruct past flood events and identifies the effects of Cyclone Aila, as an extreme event for this area, which was unprecedented for the past hundred years.     

Application of frequency ratio and logistic regression models for assessing physical wetland vulnerability in Punarbhaba river basin of Indo-Bangladesh

Growingly scarce ecologically viable flood plain wetland of the Punarbhaba river basin is further endangered due to flow modification through Komardanga dam. This work intends to discover physical vulnerability of the wetlands in Punarbhaba river basin of Indo-Bangladesh considering seven conditioning parameters, e.g., water presence frequency (WPF) map, flood inundation map, frequency of pixel being non-permanent, agriculture presence frequency (APF) map, fragmentation of wetland, normalized differentiation built up index (NDBI), and wetland changes (WC). Frequency Ratio and Logistic Regression models have been used for deriving the vulnerability of wetland for both pre (1988–1992) and post dam (1993–2016) periods. From computed FR models it is exhibited that out of the total wetland area (194.81 km²), 5.88% and 2.92% area are high and very highly vulnerable in pre-dam period but such vulnerable area is increased to 33.45% and 23.10% in post-dam state (total wetland: 126.11 km²). LR models also state that in pre-dam period, high and very high vulnerable wetland area were 5.02% and 3.82% (total wetland: 194.79 km²) and it is enhanced to 28.94% and 24.49% in post-dam state (total wetland: 126.11 km²). Extensions of agricultural land, squeezing of active flood plain, lowering flood frequency are dominant determinants for growing wetland vulnerability.     

New challenges in the management of the Brazilian Pantanal and catchment area

The Pantanal wetland is a vast seasonally inundated area of extraordinary landscape and biological diversity and complexity. It is located in the upper portion of the Paraguay River basin in central South America. During the rainy season, increased stream discharge from the surrounding basin produces an annual flood pulse through the Pantanal. Increasing human impact, such as dam construction, deforestation, agricultural related activities, and the Hidrovia project in the Parana-Paraguay waterway, threaten the ecological stability of the Pantanal area. As a result, there is an urgent need to introduce new management practices in the Pantanal Basin. In this paper we present a concept for managing the Pantanal catchment based on the integration of ecological knowledge, institutional organization, and involvement of different stakeholders. We propose approaches for an integrated management of the Pantanal and its catchment based on improving data bases and the empowerment of the stakeholder groups. The latter depends on increasing the level of education and access to information, as well as implementing procedures to improve public involvement and enforcement of environmental regulations.This revised version was published online in March 2005 with corrections to the issue cover date.     

湿地芦苇植株氮素分布动态特征分析

 湿地植物组织器官氮素变化是湿地氮循环的一个重要环节。对盘锦湿地芦苇(Phragmites australis)植株整个生长季地上和地下不同器官的含氮量进行分析, 结果表明: 芦苇不同器官(叶片、茎秆、根须、根茎)的含氮量差异显著, 总体表现为叶片＞茎秆＞根须＞根茎, 地上器官的含氮量大于地下器官, 且各器官含氮量的高值出现在生育前期。生长期叶片含氮量与累积叶面积指数呈负相关关系, 而成熟期叶片含氮量与叶面积指数呈负相关关系; 根茎含氮量随土壤深度的增加而增加; 根系含氮量与生物量呈线性关系。整个生长季芦苇群落氮库随生长进程逐渐增大, 2005年芦苇地上冠层和地下30 cm以上的氮储量分别为25.76和24.04 g·m^–2。     

区域综合生态风险评价框架——以雄安新区为例

构建区域生态风险评价框架有助于清晰地识别、评估、模拟、预测与管理区域生态风险,进而为区域生态安全网络构建和生态安全格局保障提供支撑。雄安新区的建设,使该区域面临巨大的土地利用变化,对区域生态系统的结构和功能产生不可忽视的影响,洪涝和干旱灾害对雄安新区及其周边区域生态系统具有显著的威胁。以雄安新区为例,构建包含暴露-响应关系、人为源和自然源相结合的区域综合生态风险评价框架,分别对城市化和气候变化背景下的雄安新区土地利用变化、洪涝灾害、干旱灾害三类胁迫引起的区域生态风险进行了评价和预测,确定其生态风险空间分布特征及变化趋势。结果表明：(1)从时间序列上来看,由于气候变化导致洪涝、干旱等自然灾害的影响,加上雄安新区的土地利用变化,雄安新区的生态风险在2025年后有所上升,但有序的规划和良好的地类配置使得雄安新区起步区在2025年后生态风险程度下降;(2)从空间上看,雄安新区风险高值区主要集中在白洋淀区以西和以南,以及新区东北部部分区域。最后,从土地利用管理、洪涝和干旱灾害预防等角度提出了生态风险防控对策：(1)雄安新区应坚持对土地利用的合理规划和严格管理,切实防止土地的无序利用,密切关注景观...     

河漫滩湿地生态阈值——以二卡自然保护区为例

以典型河漫滩湿地 —— 二卡自然保护区为研究区域,进行生态阈值研究。根据湿地补给河流 —— 海拉尔河的月均流量频率分布特征,选取58.72 m³/s(P=74.6%)、119.26 m³/s(P=44.4%)、190.35 m³/s(P=23.8%)分别代表河流的低、中、高径流期,分析各径流期湿地分布特征。结果表明,低、中径流期内草本沼泽及盐化沼泽所占比例较高,而高径流期则以季节性河流湿地及湖泊湿地为主。低径流期内,作为湿地中心区的湖泊湿地景观破碎度出现一个较明显的跃变,由中径流期的0.57增加到1.37。此时的湿地状态可近似的作为区域的生态阈值,即维持湿地面积占全区域面积的43.03%。而中、高径流期湿地面积比例可近似作为保护区湿地面积的适宜值和理想值,分别为53.66%和69.53%。其研究结果为二卡自然保护区的管理及保护提供支持,并为河漫滩湿地研究提供思路。